رویکردی نسبتاً خطی برای طراحی شبکه مبدل‌های حرارتی با امکان استفاده از مبدل‌های یوتیلیتی داخلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهر، اهر، ایران

2 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران.

10.22034/ijche.2023.395715.1308

چکیده

در این تحقیق، از یک روش ترکیبی ساده، جهت حل مسائل طراحی شبکه مبدل‌های حرارتی استفاده شد. مدل‌های حاکم بر این مسائل ذاتاً به‌صورت مدل‌های غیرخطی نامحدب هستند که حل آن‎ها بسیار چالش‌برانگیز می‎باشد. در این روش جدید، مدیریت متغیرهای ساختاری جهت رسیدن به شبکه‌های بهینه به‌وسیله الگوریتم ژنتیک انجام می‌شد. درحالی‌که، بهینه‌سازی متغیرهای پیوسته به‌ترتیب در قسمت اول به‌وسیله مدل برنامه‌ریزی خطی و در قسمت دوم با استفاده از فرآیند تصحیح، صورت می‌پذیرفت. در ساختارهای تولیدی به‌وسیله الگوریتم ژنتیک، جهت افزایش فضای جستجو، امکان استفاده از مبدل‎های یوتیلیتی داخلی نیز، مهیا شده بود. بدین طریق مدل‌های پیچیده حاکم بر مسائل طراحی شبکه مبدلی، تبدیل به مدل ترکیبی ساده و نسبتاً خطی می‌شد که احتمال رسیدن به جواب‎های بهینه را بالا می‌برد. علیرغم ساده بودن عملکرد رویکرد پیشنهادی، اجرای آن بر روی یک مطالعه موردی پر استناد، کارایی بالای آن را در تولید جواب‎های جدید و کاهش هزینه کل سالانه شبکه به میزان 1/21 درصد، نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Relatively Linear Approach for Designing Heat Exchanger Networks with the Possibility of Employing Internal Utility Exchangers

نویسندگان [English]

  • Zahra Pirzadeh 1
  • Hadi Soltani 2
  • Mehrab Fallahi-Samberan 1
  • Reza Hajimohammadi 1
  • Behnaz MemarMaher 1
1 Department of Chemical Engineering, Ahar Branch, Islamic Azad University, Ahar, Iran
2 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, Iran
چکیده [English]

This research presents a simple hybrid approach to tackle heat exchanger network (HEN) synthesis problems. The formulations governing these issues are inherently non-convex non-linear models, which are challenging to solve. In this new method, structural variables were managed by genetic algorithm (GA) to reach optimal networks. While the optimization of continuous variables was done in the first section by a linear programming (LP) model and in the second part by a correction procedure (COP). In production structures by the GA, to increase the search space, the possibility of utilizing internal utility exchangers was also provided. In this way, the complex models governing the HEN synthesis problems were transformed into a straightforward and relatively linear hybrid strategy, which increased the likelihood of reaching optimal solutions. Despite the simplicity of the proposed approach, implementing this method in a case study demonstrated its high efficiency in generating new solutions and reducing the total annual cost of the network by 1.21%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Heat exchanger network synthesis
  • Total annual cost
  • Optimization
  • Genetic algorithm
  • Utilizing internal utility exchangers